单击此处编辑母版标题样式,(1-,*,),场效应管及其应用,1,场效应管是电压控制元件,多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。,场效应管及其应用,三极管是电流控制元件，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。,增强型,耗尽型,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,场效应管,绝缘栅场效应管,结型场效应管,2,一、绝缘栅场效应管,一、结构和电路符号,P,N,N,G,S,D,P,型基底,两个,N,区,SiO,2,绝缘层,导电沟道,金属铝,G,S,D,N,沟道增强型,3,N,沟道耗尽型,P,N,N,G,S,D,预埋了导电沟道,G,S,D,在栅极下方的SiO,2,层中掺入了大量的金属正离子。所以当,u,GS,=0时，这些正离子已经感应出了沟道.,4,N,P,P,G,S,D,G,S,D,P,沟道增强型,5,P,沟道耗尽型,N,P,P,G,S,D,G,S,D,预埋了导电沟道,6,绝缘栅型场效应管结构、符号,7,耗尽型,：,U,GS,=0时漏、源极之间已经存在原始导电沟道。,增强型,：,U,GS,=0时漏、源极之间才能形成导电沟道。,无论是N沟道MOS管还是P沟道MOS管，都只有一种载流子导电，均为单极型电压控制器件。,MOS管的栅极电流几乎为零，输入电阻,R,GS,很高,绝缘栅型场效应管结构、符号,8,二、,MOS,管的工作原理,以,N,沟道增强型为例,P,N,N,G,S,D,U,DS,U,GS,U,GS,=0,时,D,-,S,间相当于两个反接的,PN,结,I,D,=0,对应截止区,9,P,N,N,G,S,D,U,DS,U,GS,U,GS,0,时,U,GS,足够大时（,U,GS,V,GS(th),）,将P区少子电子聚集到P区表面,，,形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流,I,D,。,感应出电子,V,GS(th),称为电压开启,10,U,GS,较小时，导电沟道相当于电阻将,D-S,连接起来，,U,GS,越大此电阻越小。,P,N,N,G,S,D,U,DS,U,GS,11,U,GS(th),i,D,=,f,(,u,GS,),u,DS,=,常数,三、增强型,N,沟道,MOS,管的特性曲线,输出特性曲线,转移特性曲线,12,增强型场效应管不存在原始导电沟道，,U,GS,=0时场效应管不能导通，,I,D,=0。,U,GS,0时会产生垂直于衬底表面的电场。P型衬底与绝缘层的界面将感应出负电荷层，,U,GS,增加，负电荷数量增多，积累的负电荷足够多时，两个N+区沟通，形成导电沟道，漏、源极之间有,I,D,出现。在一定的漏、源电压,U,DS,下，使管子由不导通转为导通的临界栅、源电压称为开启电压,U,GS(th),。,U,GS,U,GS(th),时，随,U,GS,的增加,I,D,增大。,N沟道增强型场效应管的特性曲线,13,N沟道增强型MOS管的基本特性,u,GS,U,GS(th),，管子截止,u,GS,U,GS(th),，管子导通,u,GS,越大，沟道越宽，在相同的漏源电压,u,DS,作用下，漏极电流,I,D,越大,14,四、耗尽型,N,沟道,MOS,管的特性曲线,耗尽型的,MOS,管,U,GS,=0,时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。,转移特性曲线,0,I,D,U,GS,V,GS(off),15,输出特性曲线,I,D,U,DS,0,U,GS,=0,U,GS,0,16,N沟道耗尽型场效应管的特性曲线,耗尽型场效应管存在原始导电沟道，,U,GS,=0时漏、源极之间就可以导电。这时在外加电压,U,DS,作用下的漏极电流称为漏极饱和电流,I,DSS,。,U,GS,0时沟道内感应出的负电荷增多，沟道加宽，沟道电阻减小，,I,D,增大。,U,GS,0时会在沟道内产生出正电荷与原始负电荷复合，沟道变窄，沟道电阻增大，,I,D,减小。,U,GS,达到一定负值时，沟道内载流子全部复合耗尽，沟道被夹断，,I,D,=0，这时的,U,GS,称为夹断电压,U,GS(off),。,17,在虚线左边的区域内，漏、源电压,U,DS,相对较小，漏极电流,I,D,随,U,DS,的增加而增加，输出电阻,r,o,较小，且可以通过改变栅、源电压,U,GS,的大小来改变输出电阻,r,o,的阻值，这一区域称为可变电阻区。在虚线右边的区域内，当栅、源电压,U,GS,为常数时，漏极电流,I,D,几乎不随漏、源电压,U,DS,的变化而变化，特性曲线趋于与横轴平行，输出电阻,r,o,很大，在栅、源电压,U,GS,增大时，漏极电流,I,D,随,U,GS,线性增大，这一区域称为放大区。,漏极特性曲线分析,18,一个重要参数跨导,g,m,g,m,的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。,在转移特性曲线上，,g,m,为的曲线的斜率。,在输出特性曲线上也可求出,g,m,。,19,场效应管的漏极电流,I,D,受栅、源电压,U,GS,的控制，即,I,D,随,U,GS,的变化而变化，所以场效应管是一种电压控制器件。跨导g,m,表示：,20,N,沟道,耗尽型,MOS,管的,特点,当,u,GS,=0时，就有沟道，加入,u,DS,，就有,i,D,。,当,u,GS,0时，沟道增宽，,i,D,进一步增加。,当,u,GS,0时，沟道变窄，,i,D,减小。,21,小结,(1)场效应管放大器输入电阻很大。,(2)场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反相，电压放大倍数大于1；输出电阻=,R,D,。,(3)场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。,22,